Deterministic modeling for Human Papillomavirus transmission : impact of vaccination
Modélisation déterministe de la transmission des infections à Papillomavirus Humain : impact de la vaccination
Résumé
Human Papillomavirus infection (HPV) is the most frequent sexually transmitted disease. Epidemiological studies have established a causal relationship between HPV infections and occurence of cervical cancer. These infections have also been incriminated in anogenital cancers and anogenital warts among women and men. Since the introduction of bivalent and quadrivalent vaccines which offer protection against some HPV genotypes, many mathematical models have been developed in order to assess the potential impact of vaccine strategies. The aim of this thesis work was to assess the potential impact of HPV vaccination in France on the incidence of some cancers linked with HPV, particularly cervical cancer and anal cancer in French women, and on the prevalence of HPV 6/11/16/18 infections. Different deterministic dynamic models have been developped. They are represented by systems of ordinary differential equations. A theoretical analysis of the asymptotic behavior for a first model with few strata is realized. The basic reproduction number R0 and the vaccinated reproduction number Rv are assessed. More complex models taking into account age and sexual behavior have been developed. Using vaccination rates observed in France at the launch of the vaccination campaign, our modeling shows the large impact of vaccination on HPV prevalences, on cervical cancer and anal cancer incidences among French women within a few decades
Les infections à Papillomavirus Humain (HPV) sont des infections sexuellement transmissibles très fréquentes. La persistance de ces infections est un facteur causal du cancer du col de l’utérus et est aussi à l’origine d’autres cancers de la zone ano-génitale et de verrues génitales chez les femmes et chez les hommes. Depuis l’introduction de deux vaccins bivalent et quadrivalent permettant de prévenir certains types d’HPV, de nombreux modèles mathématiques ont été développés afin d’estimer l’impact potentiel de différentes stratégies de vaccination. L’objectif de ce travail de thèse a été d’estimer l’impact potentiel de la vaccination en France sur l’incidence de certains cancers liés à l’HPV, notamment le cancer du col de l’utérus et le cancer anal chez les femmes françaises ; ainsi que sur la prévalence des infections à HPV 6/11/16/18. Différents modèles dynamiques de type déterministe ont été développés. Ils sont représentés par des systèmes d’équations différentielles ordinaires. Une étude théorique du comportement asymptotique d’un premier modèle comportant peu de strates a été réalisée. Le nombre de reproduction de base R0 et le nombre de reproduction avec vaccination Rv ont été estimés. Des modèles plus complexes ont intégré une structure d’âge et de comportement sexuel. Les modélisations réalisées permettent de conclure à l’impact important de la vaccination sur la prévalence des infections à HPV et sur l’incidence des cancers du col de l’utérus et de la zone anale chez les femmes françaises dans un délai de quelques décennies, si l’on prend en compte les taux de vaccination observés en France au début de la campagne de vaccination
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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